Rapporteringsdatum 14-03-2023

Het 3D4Med-project heeft tot doel het potentieel van 3D-printing op biomedisch gebied te verkennen om innovatieve oplossingen voor te stellen op het gebied van (1) regeneratieve geneeskunde en (2) gepersonaliseerde geneeskunde. De 3D4Med-partners zijn erin geslaagd de wetenschappelijke mogelijkheden van de verschillende strategieën die zij bij de aanvang van het project hebben opgezet, efficiënt te verkennen. Dankzij de expertise van elk van de laboratoria zijn grensoverschrijdende bruggen gebouwd om materialen voor 3 belangrijke toepassingen te bestuderen: (1) Materialen met piëzo-(actuator)eigenschappen in nauwe samenwerking tussen UMONS, UGent en KULeuven (WP4). Hiervoor werd gebruik gemaakt van stereolithografisch 3D printen (SLA) met acrylamiden (AA) ontwikkeld aan UMONS en methacryloyl gelatine (GelMA) ontwikkeld door UGent en KULeuven. De piëzo-eigenschappen werden voor elk van de kandidaten, d.w.z. AA en GelMA, geëvalueerd volgens een methode die werd ontwikkeld door UMONS en het Laboratoire de Physicochimie des Polymères et des Interfaces (LPPI) van de Universiteit van Cergy-Pontoise (Frankrijk). (2) Parallel hiermee, nog steeds in de context van spierregeneratie, maar ditmaal gericht op de pre-vascularisatie van spierversterking, konden UGent, KU Leuven en URCA werken aan een complex 3D buisnetwerk. Biologische weefsels werden geperfuseerd met een vaatsysteem en het biocompatibiliteitsprofiel van een nieuwe elektroactieve hydrogel op basis van gelatine-methacryloyl (GelMA) met daarin een elektroactief polymeer, poly (3,4-ethyleendioxythiofeen):poly(styrenesulfonaat) (PEDOT:PSS) werd bestudeerd. (3) Een derde as werd ook ontwikkeld over geleide botregeneratie en vormgeheugensteunen voor sinuslift door het ITM in nauwe samenwerking met URCA en UMONS. In een eerste fase werden geëxtrudeerde polyurethaan/polyester mengsels met verschillende polyesterverhoudingen bestudeerd. Sommige van deze mengsels vertoonden interessante vormgeheugeneigenschappen voor onze medische toepassingen (sinuslift). In een tweede stap toonde het gebruik van hydroxyapatiet in polyester matrices voor geleide botregeneratie ook aan dat het mogelijk is vormgestuurde dragers te bereiden door 3D-printing. Deze 3D-dragers zijn biocompatibel, bioactief en biologisch afbreekbaar en kunnen vormgeheugeneigenschappen hebben die ook interessant zijn voor onze toepassing. Maar buiten deze 3 assen heeft het Interreg 3D4Med project ook de verkenning mogelijk gemaakt van veelbelovende oplossingen, voor alle partners, op het gebied van weefsel engineering, gecontroleerde afgifte of efficiënte meetinstrumenten. (i) Op het gebied van vasculatuur heeft de UGent poly(alkylene terephthalates) (PAT's) gesynthetiseerd en hun potentieel onderzocht voor het ondersteunen van endotheelcel adhesie en levensvatbaarheid, voor een overvloed aan weefsel engineering toepassingen (inclusief spieren). Deze studie is een eerste stap naar de toepassing van elektrosponnen TAP's om vascularisatie te stimuleren. (ii) Aan de kant van de KULeuven werd skeletspier tissue engineering (SMTE) bestudeerd in het kader van het 3D4Med project. Het doel van deze studie is om in vitro skeletspieren te genereren door middel van 3D printen. Deze objecten bootsen de natieve, d.w.z. dynamische, spierstructuur en -functie na. In het kader van 3D4Med evalueerde de KULeuven de effecten van de nog weinig onderzochte gepulseerde elektromagnetische veldstimulatie (PEMF) op skeletspiercellen. Dit werk toonde het potentieel aan van elektromagnetische stimulatie om de vorming van myobuisjes in zowel 2D als 3D te bevorderen, wat verder onderzoek in dynamische kweektechnieken rechtvaardigt. (iii) Voor UMONS werden nieuwe soorten implantaten voor gecontroleerde afgifte voor insulinecontrole door 3D-printen onderzocht met behulp van nieuwe polyhydroxyethylmethacrylaat (PHEMA) bioinerte hydrogels die fenylboronzuur (PBA) bevatten, ontworpen als specifieke doseringsvormen met geometrische kenmerken met hoge resolutie met behulp van SLA-technologie. (iv) Het 3D4Med-project was voor URCA ook een gelegenheid om een genotoxiciteitstest (AMES) te ontwikkelen om de genotoxiciteit van de in het 3D4Med-project bestudeerde materialen te bestuderen. Met deze test, die vereist is volgens de biocompatibiliteitsnorm (ISO 1999-3 norm), kan worden nagegaan of de in het kader van het 3D4MED-project ontwikkelde materialen geen genetische mutaties veroorzaken tijdens hun implantatie bij de mens. Deze test, die momenteel wordt geoptimaliseerd, is een waardevol instrument dat alle 3D4Med-partners in toekomstige projecten kunnen gebruiken. Meer recentelijk heeft URCA nieuwe alginaat/gelatine-hydrogels voor weefselmanipulatie ontwikkeld. Deze hydrogels worden aangevuld met (i) collageen uit de navelstreng of (ii) keramisch poeder uit tanden. URCA heeft in samenwerking met de UGent de reologische eigenschappen van deze hydrogelen bepaald. De eerste veelbelovende resultaten worden momenteel geoptimaliseerd. De grensoverschrijdende samenwerking heeft geleid tot 7 publicaties van wetenschappelijke resultaten in peer-reviewed tijdschriften en een marktstudie met industriëlen in de biomedische sector en de sector van de 3D-printers, die de belangstelling en de rijpheid van de projecten inzake botregeneratie bij industriëlen in de grensregio's hebben gevalideerd. Uit ontmoetingen met clinici bleek ook de belangstelling voor 3D-printerplatforms binnen universitaire ziekenhuizen en universiteiten zullen, in het kader van deze toekomstige projecten, partners bij uitstek zijn om zo goed mogelijk aan de behoeften van patiënten te voldoen.